智能電網(wǎng)是一個能夠?qū)崿F(xiàn)對用戶和設(shè)備進(jìn)行實(shí)時監(jiān)視的完整體系,，是利用各種信息提高電網(wǎng)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和靈活性,，為電網(wǎng)運(yùn)行和管理人員提供更完整,、便捷的電網(wǎng)狀態(tài)顯示界面，幫助電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)智能化運(yùn)行的新型電網(wǎng),。智能電網(wǎng)包括智能發(fā)電,、智能輸電、智能配電和智能變電4個部分,。在此,，智能配電數(shù)字終端軟件系統(tǒng)根據(jù)內(nèi)聚性、通用性劃分為應(yīng)用邏輯,、業(yè)務(wù)邏輯,、消息控翻、設(shè)備管理和基礎(chǔ)構(gòu)建5個層次,，降低了層與層之間的耦合性,。在智能配電網(wǎng)中智能配電數(shù)字終端需要采集的電力數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)來源很多，為了管理多個事件源和消息源,，采用了基于反應(yīng)器模式的事件驅(qū)動機(jī)制,，保證了系統(tǒng)的實(shí)時性，提高了系統(tǒng)的工作效率,。
近年來,，智能電網(wǎng)這一新概念逐漸受到國內(nèi)外電力專家的青昧。智能電網(wǎng)主要是運(yùn)用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)以及新的智能化技術(shù)手段,，將電力企業(yè)的各種設(shè)備,、控制系統(tǒng)、生產(chǎn)任務(wù)及工作人員有機(jī)地聯(lián)系在一起,，在一種“公共信息模型”的基礎(chǔ)上自動收集和存儲數(shù)據(jù),，對供電系統(tǒng)的運(yùn)行及電力企業(yè)的經(jīng)營管理進(jìn)行全面、深入的分析,，客觀正確地優(yōu)化其資產(chǎn)管理和供電服務(wù),。智能電網(wǎng)包括智能發(fā)電、智能輸電,、智能配電和智能變電4個部分,。
智能配電網(wǎng)是智能電網(wǎng)的重要組成部分,，可實(shí)現(xiàn)對微網(wǎng)的靈活控制，從而提高需求側(cè)的供電可靠性和管理水平,。智能配電數(shù)字終端與系統(tǒng)主站的通信支持《Q/GDW 376.1—2009電力用戶用電信息采集系統(tǒng)通信協(xié)議》,，在與計(jì)量設(shè)備通訊時支持《DL/T 645—2007多功能電能表通信規(guī)約》。智能配電數(shù)字終端實(shí)現(xiàn)了實(shí)時數(shù)據(jù)采集,、定時自動采集、終端主動上報(bào)等多種數(shù)據(jù)采集方式,，同時也支持電能數(shù)據(jù),、交流直流模擬量、電能曲線,、電能質(zhì)量越限統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),、事件記錄等各種電力數(shù)據(jù)類型，提供友好的人機(jī)界面,，能夠與主控模塊進(jìn)行顯示,、鍵盤、本地維護(hù)口等信息的交互,，在通信端采用了紅外,、串口、以太網(wǎng),、USB等多種通信方式,，實(shí)現(xiàn)了配電自動化、事件記錄,、遠(yuǎn)程控制一體化,。
在智能配電網(wǎng)中，需要采集的電力數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)的來源較多,，本文提出的消息設(shè)計(jì)方案能夠很好地解決大量數(shù)據(jù)源的管理,，保證系統(tǒng)的實(shí)時響應(yīng)，提高系統(tǒng)的工作效率,。
1 終端軟件系統(tǒng)
1.1 終端軟件模塊
智能配電數(shù)字終端軟件系統(tǒng)根據(jù)各模塊職責(zé)內(nèi)聚性,、通用性、領(lǐng)域相關(guān)性等劃分為基礎(chǔ)構(gòu)建模塊,、設(shè)備管理模層,、消息控制層、業(yè)務(wù)邏輯模層,、應(yīng)用邏輯層等5個部分,。軟件系統(tǒng)邏輯劃分如圖1所示。
系統(tǒng)中基礎(chǔ)構(gòu)建模塊負(fù)責(zé)向系統(tǒng)提供所有運(yùn)行所需的基礎(chǔ)構(gòu)建,，如引用計(jì)數(shù),、SQLite數(shù)據(jù)庫,、Log運(yùn)行記、XML解析,、消息管理器等;設(shè)備管理模塊提供對LCD顯示模塊,、ADC設(shè)備、電源等硬件設(shè)備的基礎(chǔ)管理和高層抽象;消息控制模塊將設(shè)備的輸入用消息的形式引入系統(tǒng);業(yè)務(wù)邏輯模塊主要負(fù)責(zé)協(xié)議解析,、數(shù)據(jù)計(jì)算分析,、對數(shù)據(jù)庫的存儲及操作等;應(yīng)用邏輯模塊處理本地用戶輸入、界面顯示控制,，以及用消息注冊的方式接收消息,，并進(jìn)行消息處理等相關(guān)操作。
1.2 消息控制模塊
消息管理為系統(tǒng)運(yùn)行架構(gòu)的運(yùn)行機(jī)制,，負(fù)責(zé)控制各個設(shè)備產(chǎn)生消息,，供其他消息控制模塊調(diào)用。消息控制模塊基于消息管理器,，屏蔽各設(shè)備實(shí)現(xiàn)的差異,，以增強(qiáng)系統(tǒng)的擴(kuò)展性以及降低子系統(tǒng)之間的耦合性，統(tǒng)一各種輸入輸出設(shè)備在系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn),，使所有設(shè)備的輸入均以消息的形式引入系統(tǒng),。系統(tǒng)運(yùn)行流程如圖2所示。從圖2中看到,，在消息管理循環(huán)中,，消息管理器將對主站通信設(shè)備、用戶輸入,、電能表通信設(shè)備,、開關(guān)量通信設(shè)備、直流信號采集設(shè)備和定時器等抽象設(shè)備的輸入以消息的形式引入系統(tǒng),，并通告應(yīng)用邏輯模塊對消息進(jìn)行處理,。
2 系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制
本系統(tǒng)的運(yùn)行基于反應(yīng)器(Reactor)模式的事件驅(qū)動機(jī)制。Reactor釋義“反應(yīng)器”,，是一種事件驅(qū)動機(jī)制,，與普通函數(shù)調(diào)用的不同之處在于：應(yīng)用程序不是主動地調(diào)用某個API完成處理，而是根據(jù)Reactor提供的回調(diào)機(jī)制統(tǒng)一將接口注冊到Reactor上,。當(dāng)這些事件發(fā)生時,，消息管理中心會調(diào)用這些已經(jīng)注冊的函數(shù)處理相應(yīng)的事件(I/O讀寫、定時和用戶輸入等),。這樣系統(tǒng)能夠?qū)⑻幚砗瘮?shù)的調(diào)用者與被調(diào)用者分離,，使本系統(tǒng)更加靈活。
2.1 系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)采用的事件驅(qū)動模式與消息服務(wù)系統(tǒng)類似,，同時又存在區(qū)別,。在消息系統(tǒng)中,，消息客戶端和消息服務(wù)器端只需建立一個連接，就可以隨時發(fā)布消息,。事件驅(qū)動的本系統(tǒng)預(yù)先定義事件的觸發(fā)條件和事件的執(zhí)行過程并在客戶端和服務(wù)端建立連接,，當(dāng)3系統(tǒng)在工作過程中發(fā)現(xiàn)事件滿足觸發(fā)條件，事件就被激活并開始執(zhí)行,。系統(tǒng)中的事件驅(qū)動流程示意圖如圖3所示,。
圖3中，事件消費(fèi)者向事件管理器訂閱事件,，事件生產(chǎn)者向事件管理器發(fā)布事件,，當(dāng)事件管理器從事件生產(chǎn)者那接收到一個事件時，事件管理器把這個事件轉(zhuǎn)送給相應(yīng)的事件消費(fèi)者,。
2.2 事件管理器循環(huán)設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)中的事件管理器負(fù)責(zé)設(shè)備或定時事件的準(zhǔn)備(Prepare)、選擇(Select),、檢查(Check),、處理(Dispatch)、清楚(Cleanup)5個步驟,，事件管理器的分發(fā)循環(huán)如圖4所示,。
根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需要，模型中定義事件源的基類Source,。主站通信,、定時采集、用戶輸入等多種具體的事件源可以繼承自該基類,。同時全局事件管理器SourceDispathcer提供3個操作來管理事件,。待處理事件管理器類SourceDispatchContext則負(fù)責(zé)管理符合觸發(fā)條件的事件。3個類之間的關(guān)系如圖5所示,。
從圖5可看到,，全局事件管理器提供接口ToRegisterSouree注冊系統(tǒng)關(guān)心的事件，同時使用接口UnRegisterSource注銷事件,，iteration OfDispatch則負(fù)責(zé)事件分發(fā)循環(huán)的5個步驟,。首先將所關(guān)心的I/O設(shè)備中文件描述符放入待檢隊(duì)列或者設(shè)定定時周期等參數(shù);然后檢查相關(guān)設(shè)備是否可讀寫或定時周期到達(dá)，將滿足觸發(fā)條件的事件放入待處理事件隊(duì)列中,；最后分別調(diào)用相關(guān)的事件處理函數(shù)處理事件,，并清理待處理事件隊(duì)列。
3 Reactor事件處理機(jī)制
3.1 事件源
在智能配電數(shù)字終端系統(tǒng)中,，事件源主要由采集模塊,、主站通信、用戶輸入和定時器等抽象設(shè)備4大部分組成,，關(guān)系如圖6所示,。
事件源在本系統(tǒng)中被封裝成文件描述符,，程序在指定的文件描述符上關(guān)注關(guān)心的事件。
3.2 I/O多路復(fù)用
通常對一個文件描述符指定的文件或設(shè)備進(jìn)行I/O操作,，系統(tǒng)有3種I/O方式：阻塞和非阻塞同步,，以及復(fù)用型I/O。復(fù)用型I/O,，指當(dāng)滿足一個或多個I/O條件(可讀,、可寫或異常)時，進(jìn)程能夠立即知道,，從而可以正確并高效的處理,。
本系統(tǒng)的I/O多路復(fù)用使用一個事件多路分離器，分離器將來自事件源的I/O事件分離出來,，并分發(fā)到對應(yīng)的事件處理器,。通常預(yù)先注冊需要處理的事件及事件處理器(或回調(diào)函數(shù));事件分離器負(fù)責(zé)將請求的事件傳送給事件處理器。
3.3 定時器等抽象設(shè)備
在本系統(tǒng)中消息源主要都是I/O設(shè)備,，可以用系統(tǒng)函數(shù)Select和poll來實(shí)現(xiàn)I/O多路復(fù)用機(jī)制,。定時器作為一種特殊事件，雖然不能用Select函數(shù)將其放入待檢查隊(duì)列,，但同樣可以在事件分發(fā)循環(huán)的準(zhǔn)備(Prepare)階段設(shè)置定時周期等參數(shù),，檢查(Check)定時周期是否到達(dá)，當(dāng)定時周期到了,，將定時處理事件放入待處理消息隊(duì)列,。
3.4 事件處理
對應(yīng)每一個事件源，在初始階段將動態(tài)庫函數(shù)引入系統(tǒng),，建立事件到相應(yīng)處理函數(shù)的映射,，Message Center是事件處理的接口，俠處理函數(shù)的注冊,、注銷,，當(dāng)有事件進(jìn)入“就緒’狀態(tài)時，調(diào)用注冊事件的回調(diào)函數(shù)處理事件,。事件處理中心類如圖7所示,。
各種具體事件的處理涵數(shù)在MessageCenter中進(jìn)行注冊，MessageCenter采用map容器對注冊的各種事件處理函數(shù)進(jìn)行管理,，能夠高效率地查找各相關(guān)處理函數(shù),，提高了系統(tǒng)的實(shí)時響應(yīng)能力。事件處理的時序如圖8所示,。
4 結(jié)語
本文從智能配電數(shù)字終端系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的角度提出了一種基于Reactor的事件驅(qū)動模式消息管理方案,，結(jié)合面向?qū)ο蟮乃枷耄y(tǒng)一接口,，對事件源和事件處理進(jìn)行了封裝,。提高了事件的處理效率,，保證了系統(tǒng)的實(shí)時性。根據(jù)實(shí)際需要可以在不同的系統(tǒng)中對于待消息隊(duì)列中的事件用優(yōu)先級加以區(qū)分,。